[发明专利]基于光热折变玻璃的啁啾体光栅制备方法

说明书

一种基于光热折变玻璃的啁啾体光栅制备方法，所述的方法包括：应用一束发散光束与一束会聚光束干涉，形成间距逐渐变化的干涉条纹，干涉条纹被记录在光热折变玻璃中，形成啁啾体光栅。根据设计要求，光栅记录过程中所需要的记录光束结构参数与体光栅的位置，通过计算机编程计算得到。本发明可以灵活调整记录光束的结构参数与光热折变玻璃的位置，从而实现不同啁啾系数体光栅的加工。

技术领域

本发明涉及一种衍射光学元件的制备方法，特别是基于光热折变玻璃的啁啾体光栅的制备方法。啁啾体光栅能够实现激光脉冲的压缩与展宽，此光栅可以应用于啁啾脉冲放大系统中。

背景技术

在啁啾脉冲放大系统中，为避免光脉冲能量超过元件的损伤阈值而损伤元件，同时又可以有效利用增益介质的增益，先将脉冲经过展宽器展宽后再进入放大器中放大，从放大器中出来的脉冲再经过压缩器压缩，这样就可以得到高功率的超短激光脉冲。如何实现脉冲展宽和脉冲压缩，啁啾布拉格光栅就是一个良好的选择。

光纤布拉格啁啾光栅，由于有限数值孔径的限制，以及光纤非线性效应及光纤损伤阈值的限制，使得可压缩得到的脉冲峰值功率受到限制。目前高功率的啁啾脉冲放大系统中，大多应用于电介质平面衍射光栅进行脉冲的展宽与压缩。但是电介质光栅具有传统平面光栅的缺点：体积较大、偏振敏感性强、结构稳定性差、光路调整复杂等。为了克服这些缺点，就需要重新寻找一款新型的脉冲展宽器和压缩器。基于光热折变玻璃的啁啾体光栅就能克服上述缺点，实现脉冲的展宽与压缩。

对于均匀体光栅，可以应用平行光束干涉，形成等间距的干涉条纹，记录在光热折变玻璃中，然后用热处理法来处理光热折变玻璃，从而得到均匀体光栅。（熊宝星，袁孝，张翔等，光热敏折变玻璃及其布拉格体光栅特性研究[J]，光学学报，2012,32（8）：1205001）。

目前，人们对啁啾体光栅进行了广泛的理论研究与应用，但是对于啁啾体光栅的制备方法很少文献提及。由于体光栅具有一定的厚度，原来用于光纤啁啾光栅的制作方法，对啁啾体光栅也不再适用。目前，一种应用掩模的啁啾体光栅制备方法（Seunghoo Han,Bong-Ahn Yu, Seunghwan Chung, et al. Filter characteristics of a chirpedvolume holographic grating[J],Optics Letter, 2004, 29(1):107-109），但该方法必须要先刻写具有啁啾结构的掩模，一块掩模只能用于一种光栅的制作，这样光栅的制作成本较高，且光栅周期不容易控制。因此，开发一种光栅参数可调，低成本的啁啾体啁啾制备方法很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光热折变玻璃的啁啾体光栅的制备方法，利用一束发散光束与一束会聚光束干涉，干涉条纹记录在光热折变玻璃中形成啁啾体光栅。本发明方法简单，容易操作，体光栅参数灵活可调，不需要制造掩模，能够实现啁啾体光栅低成本制作。

本发明的具体技术方案如下：

一种啁啾体光栅制备方法，其特征在于：通过一束会聚光束与一束发散光束干涉，在叠加区域形成明暗相间的干涉条纹。两光束的中心分别为O₁ ，O₂，两点位于X轴上，关于Z轴对称，其坐标分别为O₁(-x_0, 0, 0) ，O₂(x_0, 0, 0)。在两光束的叠加区域会出现明暗相间的干涉条纹，在两光束叠加区域中一点P（x，y，z）处，光程差为：

当P点位于Z轴上时，则x=0，y=0，上式变为：

Z轴上形成干涉条纹的宽度Λ：